携帯電話等小電力機器の為の室内(蛍光灯)利用

携帯電話に組込み  過去にトレタマ中国で携帯電話の裏に太陽電池を貼り付けて”もう充電しないで使える携帯電話”と言うのを放送してましたので
単純に携帯の裏に太陽電池を取り付けただけで実用になるのか検証してみました。
シリコン結晶タイプは直射でなければ実用電圧に達しません(達したとすれば直射を受けたときに効率の非常に低い物になってしまいます)
アモルファスは室内蛍光灯でも微弱ながら発電しますが充電に有効なレベルではありません。
なので結論として直射を長時間受けなければ充電することは出来ない>>>実用的ではない・・・・

充電しなくても使える携帯電話    MPPSを利用したら実用になるか?
以下の実験で、三洋のアモルファス単結晶複合PVを使い、携帯に内蔵して電源回路の適正化を図ればほぼ実用になる。・・・
(三洋HITPVのアモルファス層は起電力に寄与していないため、短波長(蛍光灯等)による発電効率は単結晶と同じと言う事です)

半透明アモルファスを単結晶シリコンの上層に貼り合わせて利用すれば、最小面積での効率を上げることは可能です。

まず、室内の蛍光灯で太陽電池が発電して携帯電話などに常時充電できるか試験してみました。


太陽電池は微弱光に向くアモルファス太陽電池55*85mm 


裏面に小型MPPS回路を貼り付けて有ります。
LEDは白色で3.5V程度の電圧から発光しますので、携帯電話の充電に必要な6V程度を想定して
3.5*2=7V程度の出力電圧としました。(電池から直接点灯できるのは直射でもLEDが1個の時だけ)

    
大きさは携帯電話の背面の面積程度でしょうか。 右はさらに小型にして切手の約半分の大きさです。


1 窓から差し込む太陽光 20mA程の電流値でLEDは眩しく点灯します。
これは出力に換算すると140mW程度で一般の携帯電話通話時の消費電力に匹敵します。
(電池電圧4V)

2 室内で太陽の直射を受けていないが明るいところでは、電流値 2-3mA程度、目で直視して光っている
(電池電圧3V) 携帯待ち受け時の消費電力程度は賄えることが出来ます。

3 20Wスタンドの蛍光灯した300mm読書するより少々明るい程度の明かりでしょうか
LEDはボ〜と点灯しています。電流値0.3mA程度
(電池電圧2V)

4 天井20W蛍光灯4本から机の上でLEDは点滅点灯。
これは太陽電池からの電力がLEDを連続点灯する電圧に達しないためMPPSの出力発生パルスが
目で判別できる速度の周波数に下がったためです。
(電池電圧1.5V)

5 天井20W蛍光灯4本から床面でLEDは点灯しない。
MPPSの自己消費電力も賄え無くなりました。

これらの簡単な実験で室内照明であっても微弱ながら充電は可能ですから
電池の面積さえ大きくすれば太陽光の全く届かない室内でも十分充電させることは可能です。


また一日平均4時間の日照の内約半分が日の当たる所にこれを置いておいたとすると
日が当たっている時間の充電量が140mW*2時間、曇り陰時の充電量が10mW*10時間
照明による1mW*5時間と仮定して385mWhr/日
携帯の充電池が900mWhr程度ですから3日放置しておいて満充電に至ることが可能です。
直射が当たらないところでも蛍光灯直下であれば待ち受け電力のみなら十分そうです。
通話量が少なければ、バッグ等の外側に携帯を取り付けて置くだけで充電操作は不用になりそうです。
もし電池切れになっても、強い照明(車のヘッドライトなど)で充電すれば30分程度で少しは通話できるはずです。


フィルムタイプアモルファスPVを携帯電話の外装に利用して、MPPSを内蔵すれば
少なくとも頻繁に充電する事は無くなりそうです。

※ 実際の電力は一旦電池に充電されてから利用されますので実際に利用できる電力は約半分程度に
なるであろうと予測されます。

実際に携帯電話に直接充電(AU A5221)- 20W蛍光灯(電気スタンド)にて充電ランプは点灯しました。
(只携帯の充電コントローラが供給電圧を監視しているらしく、充電開始と共に満充電表示になり充電は停止されます)
充電のコントロール方法(パルス充電対応)を変えれば蛍光灯でも充電出来ることは確認できました。

携帯電話に太陽電池を組込充電するために必要な要素
1 室内蛍光灯の光(紫外領域の波長と微弱光による発電効率が高い)にはアモルファスPVが適します。
2 太陽光及び白熱電球(赤外領域の波長と高照度時の発電効率が高い)には単結晶PVが適します。
※白熱(ハロゲン電球)100W程度の光源近くで単結晶PVでは十分な待ち受け電力程度の充電は可能になります。
3 Lithium充電池を効率よく充電するためには、パルス電圧(MPPSは充電池より高いパルス電圧になる)にて充電完了を検出する過充電保護回路が必要となります。
4 微弱充電中は携帯電話のインジケーターLEDを停止または点滅にして充電中の消費電力を少しでも減らす必要があります。
(微弱充電時のLED消費電力は充電電力を上回り、電力が消費されてしまうこともあり得ます)

これらの技術は全て実用化されているので何ら問題にはなりませんから、すぐにでも実用化できます。
1及び2は三洋電機のHIT型太陽電池がすでに屋根の上に設置されています。
3は検出方法を検討し直すだけで、4については浪費電力を省エネするだけです。

これで携帯電話の大きさを変えずに太陽電池を組込実用化したら、少し日光浴させれば永遠に電源に接続して充電することから開放されます。
日光浴が出来なくとも、照明の明るいところに置いておけば、電池切れになることは防げます。



DOCOMOさんがちょと昔試作機作ってたんですね・・・
太陽電池昇圧コンバーターも MPPSと効果は同じなんですが充電セットで販売価格2万円らしいです。
(MPPS利用すれば半値8掛け以下は十分可能です)


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